PWM 轉(zhuǎn)換器基本工作原理及簡(jiǎn)介

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PWM 轉(zhuǎn)換器基本工作原理及簡(jiǎn)介

PWM變換器的工作原理如圖所示。由于開(kāi)關(guān)工作頻率的提高，濾波電感L，變壓器T等磁性元件以及濾波電容C等都可以小型化。

橋式可逆PWM變換器

可逆PWM變換器主電路有多種形式，較常用的是橋式（亦稱(chēng)H型）電路，如圖3—5所示。

圖一橋式可逆PWM變換器雙極式控制可逆PWM變換器的4個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖3—6所示。

PWM 轉(zhuǎn)換器基本工作原理及簡(jiǎn)介、橋式可逆PWM變換器

圖二雙極式控制可逆PWM變換器的驅(qū)動(dòng)電壓、輸出電壓和電流波形

它們之間的關(guān)系是：Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0≤t<ton時(shí)，Uab= Us，電樞電流id沿回路1流通；當(dāng)ton≤t<T時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓反相，id沿回路2經(jīng)二極管續(xù)流，Uab=-Us。因此，Uab在一個(gè)周期內(nèi)具有正負(fù)相間的脈沖波形，這是雙極式名稱(chēng)的由來(lái)。
圖二也繪出了雙極式控制時(shí)的輸出電壓和電流波形。1dI相當(dāng)于一般負(fù)載的情況，脈動(dòng)電流的方向始終為正；2dI相當(dāng)于輕載情況，電流可在正負(fù)方向之間脈動(dòng)，但平均值仍為正，等于負(fù)載電流。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)則體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電壓正、負(fù)脈沖的寬度上。當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，ton>T/2,則Uab的平均值為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，則反轉(zhuǎn)；如果正、負(fù)脈沖相等，t=T/2,平均輸出電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止。圖3—6所示的波形是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的情況。
雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為：
PWM 轉(zhuǎn)換器基本工作原理圖

若占空比ρ和電壓系數(shù)γ的定義與不可逆變換器相同，則在雙極式是可逆變換器中：γ=2ρ-1就和不可逆變換器中的關(guān)系不一樣了。調(diào)速時(shí)，ρ的可調(diào)范圍為0~1，相應(yīng)的，γ=（-1）~（+1）。當(dāng)ρ>1/2時(shí)，γ為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ<1/2時(shí)，γ為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ=1/2時(shí)，γ=0，電動(dòng)機(jī)停止。但電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而，電流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動(dòng)機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它也有好處，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。
雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有下列優(yōu)點(diǎn)：
1) 電流一定連續(xù)；
2) 可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行；
3) 電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；
4) 低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1：20000左右；
5) 低速時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。

12V電源適配器雙極式控制方式的不足之處是：在工作過(guò)程中，4個(gè)開(kāi)關(guān)器件可能都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)。為了克服上述缺點(diǎn)，可采用單極式控制，使部分器件處于常通或常斷狀態(tài)，以減少開(kāi)關(guān)次數(shù)和開(kāi)關(guān)損耗，提高可靠性，但系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能會(huì)略有降低.

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